根据大体积砼定义:结构断面最小尺寸比较大,水化热引起砼内的最高温度与外界气温之差预计超过25摄氏度的砼,称为大体积砼。本工程筏板基础厚为600,该底板施工属于大型砼施工。该板采用先浇200,然后再浇400。
该工程地处大方地区,根据当地日平均气温6摄氏度左右,砼浇筑后产生的水化热温度,最高峰值一般出现在浇筑后的第三天,对砼浇筑后三天的内部最高温度与气温温差控制在25摄氏度以内,以免因温差和砼收缩产生裂缝,常规的控制方法:①采用水化热较低的矿渣水泥;②掺入适量的Ⅰ级粉煤灰;③砼在满足泵上要求的坍落度的情况下最大限度控制水灰比;④掺AEA微膨胀剂。因贵州没有Ⅰ级粉煤灰,因此只能满足①、③、④条的要求,这样对解决砼的早期温度应力和后期收缩应力问题和控制砼裂缝的产生提出了更高的要求。
1、砼温度的计算:由于水泥水化热引起的砼内部实际最高温度与砼绝热温升有关。
①砼的绝热温升:T=Ｗ×Q0×(1-e-mt)/(C×r)
式中,T--砼的绝热温升(℃)
Ｗ--每M3砼的水泥用量(Kg/M3),取470Kg/M3
Q0--每公斤水泥28天的累计水化热,查表Q0=460240J/Kg
C--砼比热993.7J/Kg*KO
r--砼容重2400Kg/M3
t--砼龄期(天)
m--常数,与水泥品种、浇筑时温度有关求砼最高绝热温
升:Tmax=470×460240/(993.7×2400)=90.70(℃)
②根据砼最高绝热温升Tmax可求出砼内部实际温升,砼最高内部温度,实际上由砼浇筑温度、水泥水化热引起的温升和浇筑后的散热温度三部份组成:
Th=Tj+Tmaxק
式中:Th--砼中心温度
Tj--砼浇筑温度(℃)
§--不同浇筑砼块厚度的温度系数,对1M厚砼3天时§=0.36
③砼浇筑温度:Tj-Tc+(Tp+Tc)×(A1+A2+……+An)
式中:Tc--砼拌合温度(它与各种材料比热及其初温度有关),按多次测量资料,有日照时砼拌合温度比当时温度高5～7℃,无日照时砼拌合温度比当时温度高2～3℃,我们按3℃计。
Tp--砼浇筑时的室外温度(一月份室外平均温度以6℃计)
A1+A2+……+An--温度损失系数,查表得:
A1--砼装卸,每次A=0.032(装车、出料二次数)
A2--浇筑过程中A=0.003×60=0.18
Tj=Tc+(Tp+Tc)×(A1+A2+……+An)
=9+(6+9)×(0.062+0.18)
=12.63℃
则砼内部中心温度:Th=Tj+Tmaxק
=12.63+90.7×0.36
=45.28(℃)
从砼温度计算得知,在砼浇筑后第三天砼内部实际温升为45.28℃,比当时室外温度(6℃)高出39.28℃,必须采用相应的措施,防止大体积钢筋砼板因内外温差过大而产生裂缝。
(2)温度应力计算:
①砼等级为C30,水泥用量较大470Kg/m3;
②砼配筋率较高,对控制裂缝有利;
③几何尺寸不算太大,水化热温升较快,散热降温也快。
因此,降温与收缩的共同作用是引起砼开裂的主要因素。
先验算由温差和砼收缩所产生的温度应力σmax是否超当时厚板的极限抗拉强度RC。
采用公式:
σmax=EαT[1-1/(coshβL/2)]S
式中:E--砼各龄期时对应的弹性模量Et=Ec(1-e-0.9t)
式中:e=2.718自然常数;
t--砼龄期(天数)
Ec--砼28天时C50的弹性模量Et=3.2×105Mpa
α--砼的线膨胀系数1.0×10-5
L--结构长度,本工程厚板长度L=16.5M(取长边)
T--结构计算温度:前面已述该板最大绝热温升Tmax=90.7℃
实际温升最高在砼浇筑后第三天T3=Tmax×ξ=90.7℃×0.36
=32.65℃coshβ--是双曲余弦函数
Cx
β=
HE
H--结构厚度,
本工程厚板厚度H=0.6M,H/L=0.6/16.5=0.04≤0.2,符合计算假设。
Cx--砼板与支承面间滑动阻力系数,对竹胶模板,比较砂质土的阻力系数考虑,取Cx=30N/mm2。
S--砼应力松驰系数,由“高层建筑基础工程施工”7-2表查得各龄期的S值。
参考“大体积砼施”,根据以上公式,代入本工程相应数据,算得σmax=1.25Mpa≤1.5Mpa(该砼30天龄期时的抗拉强度),由此可知,不会因降温时砼收缩而引起裂缝。
(3)配制砼时,采取双掺技术:
①掺高效减水剂,使砼缓凝,要求砼初凝时间大于9小时,以推迟水泥水化热峰值的出现使砼表面温度梯度减少。
②加AEA微膨胀剂,以补偿砼的收缩。
③保证砼浇筑速度,不产生人为冷缝。
④设加强带,在加强带处微膨胀剂掺量增加为14%。
